عنوان پایان‌نامه
اتصال رشته الیگونوکلئوتیدی بر نانو ساختار سیلیکون متخلخل برای تشخیص تک نوکلئوتیدهای چند شکل موثر در فارماکوژنتیک
- رشته تحصیلی
- نانوبیوتکنولوژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79042;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79042
- تاریخ دفاع
- ۱۱ اردیبهشت ۱۳۹۵
- دانشجو
- مرضیه حاجتی قلعه کلی
- استاد راهنما
- فرشته رحیمی, ناصر انصاری پور
- چکیده
- امروزه تعیین تفاوت‌های ژنتیکی افراد یکی از مسائل پر اهمیت برای رفع بسیاری از مشکلات مانند پیشگیری از عوارض جانبی داروها، پیشگیری و درمان بیماری‌های ژنتیکی، شناسایی ویروس‌ها و باکتری‌ها و بررسی‌های پزشکی قانونی است. یکی از روش هایی که به دلیل حساسیت، دقت و سرعت بالا و همچنین صرف هزینه کم، مورد توجه قرار گرفته، استفاده از نانوزیست حسگرها است. در میان روش های متعدد و ساختارهای گسترده موجود، بازتاب سنجی تداخلی بر پایه نانوساختار سیلیکون متخلخل به دلیل عدم استفاده از برچسب از جمله روش های مورد توجه برای تهیه این حسگرها است. با توجه به آخرین اطلاعات موجود که از بررسی منابع علمی قابل دسترس به دست آمد، تاکنون از روش مذکور برای تشخیص تک نوکلئوتیدهای چندشکل استفاده نشده است. در این پژوهش، ابتدا بر روی تک بلور سیلیکون، به روش خوردگی الکتروشیمیایی تخلخل ایجاد شد. وجود یک لایه مزاحم در سطح با تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی تائید شد که این لایه به روش شیمیایی حذف گردید. سپس سطح ساختار، اکسید و مولکول 3-آمینوپروپیل تری اتوکسی سیلان به روش شیمیایی به آن متصل شد. در مرحله بعد، مولکول گلوتارآلدهید با گروه آمینِ(2NH) مولکولِ اخیر وارد واکنش شد. در انتها با تثبیت تک رشته‌ای از جنس DNA (پروب) بر بستر اصلاح شده، نانوزیست‌حسگر آماده شد. در تمامی مراحل فوق، ترشوندگی سطح با اندازه گیری زاویه تماس بررسی شد. در انتها، شناسایی قطعه ای از ژن VKORC1 (DNA هدف مکمل) به روش بازتاب سنجی تداخلی بر روی این نانوزیست حسگر انجام شد. به گونه ای که اضافه کردن DNA هدف، ضخامت نوری مؤثرِ لایه را دچار تغییر نمود و میزان این تغییر با غلظت مولکول هدف وابستگی مستقیم داشت. نتایج نشان داد که میانگین پارامتر اخیر در تماس با DNA هدف مکمل، DNA هدف مکملِ دارای تک نوکلئوتیدچندشکل، DNA هدف غیرمکمل (همگی با غلظت 50 میکرومولار ) و همچنین آب دیونیزه، به ترتیب به اندازه 828، 468، 108 و 144- نانومتر جابه جا شد. بنابراین نانوزیست-حسگر تهیه شده قادر به تشخیص DNA هدف مکمل، DNA هدف مکملِ دارای تک نوکلئوتید چندشکل و DNA هدف غیرمکمل از هم می باشد. همچنین نتایج نشان داد که استفاده چندباره از این نانوزیست حسگر حتی با مرور زمان امکان پذیر است. در نتیجه استفاده از نانوزیست حسگر ساخته شده در این تحقیق، برای تشخیص تک نوکلئوتیدهای چندشکل نوید بخش می باشد. کلمات کلیدی: فارماکوژنتیک – ژنوتایپینگ بدون برچسب – نانوزیست حسگر DNA – سیلیکون متخلخل – بازتاب سنجی تداخلی
- Abstract
- Analysis of genetic diversity among individuals is currently one of the most important issues in human genetics and is likely to diminish problems such as adverse drug reactions and genetic diseases, and also aid in the detection of microorganisms and forensic investigations. Because of their high sensitivity, accuracy and speed, as well as low cost, nanobiosensors are extensively used in this area. Among the numerous nanobiosensors, reflectometric interference spectroscopy based on nanostructured porous silicon seems an attractive method due to its label-free detection method. To the best of our knowledge, typing of single nucleotide polymorphisms (SNP) has not been undertaken based on this label-free method. In this study, porous silicon was formed on a silicon wafer by a standard electrochemical method. Field emission scanning electron microscopy confirmed the presence of a parasitic layer on the surface that was removed chemically. The surface was oxidized and 3-aminopropyl triethoxysilane (APTES) molecules were then attached to the surface. Next, glutaraldehyde molecules were connected to the amine group of attached APTES and single strand DNA (biological receptor) molecules were subsequently covalently attached to the modified surface. In all of the foregoing steps, the surface wettability was evaluated by measuring the contact angle. Finally, a sequence of VKORC1 (complementary target DNA) was identified on the nanobiosensor by interference reflectometry as a result of variation in effective optical thickness of the layer. The amount of this variation increased by the concentration of target DNA. Results showed that the change in mean effective optical thickness of the layer in contact with complementary target DNA, complementary target DNA with mismatch at the SNP site, non-complementary target DNA (all in 50 micro-molar concentrations) and deionized water was 828, 468, 108 and -144 nanometers respectively. This nanobiosensor is thus capable of distinguishing complementary target DNA, complementary target DNA with mismatch and non-complementary target DNA from each other. Interestingly, the results also show that multiple use of this nanobiosensor even with a non-fresh sample is possible. This cost-effective feature thus renders it attractive for high-throughput typing of SNPs. In conclusion, we recommend the use of this novel label-free nanobiosensor as a cheap yet accurate method of SNP calling method. Keywords: Pharmacogenetics – nonfluorescent genotyping – DNA nanobiosensor – porous silicon – interference reflectometry
